等离子体催化铁系金属催化剂氨分解制氢研究进展

作者：高一博; 胡二江^*; 殷阁媛; 黄佐华

来源：力学学报, 2023, 55(12): 2750-2767.

• 氨
• 氢
• 储氢载体
• 等离子体
• 催化

氢能作为一种零碳二次能源被广泛应用于各种工业领域.氨作为一种储氢载体,具有储氢量高(17.6 wt%)、能量密度高和易液化等特点,其分解产物只有氢气和氮气,符合国家“碳达峰,碳中和”的战略发展方向.但是氨分解的活化能高,反应条件较为苛刻.因此,开发安全、高效、低成本的氨分解制氢技术对于氢能发展具有重要意义.文章首先阐明了氨分解反应的基本原理,介绍了铁系金属催化剂催化NH3分解制氢的研究进展, Fe,Co和Ni基催化剂的NH3分解活性较高,因为其金属-氮的结合能适中,之后从调控活性金属中心出发,通过加入第二金属、调控形貌、缺陷/掺杂、构建金属-载体相互作用等方面设计提高氨分解的活性,并采用多种表征方法揭示催化剂的构效关系.除铁系催化剂外,还重点介绍了提高氨分解效率的等离子体技术,回顾了等离子体的原理、种类、作用机制以及在辅助催化氨制氢方面的协同效应.文章综述了催化NH3分解的反应机理,介绍了目前氨分解制氢催化剂设计的最新进展,总结了提高NH3分解制氢的策略,强调了等离子体在辅助催化NH3分解的优势.对于今后氨分解制氢催化剂的开发和应用具有一定的参考价值,期望为未来氨制氢的技术发展和工业化应用提供新思路.

• 单位
  动力工程多相流国家重点实验室; 西安交通大学